Research Abstract
ヒト胚性幹細胞由来の自己組織化する背内側終脳組織からの機能的な海馬神経細胞の生成
Generation of functional hippocampal neurons from self-organizing human embryonic stem cell-derived dorsomedial telencephalic tissue
2015年11月17日 Nature Communications 6 : 8896 doi: 10.1038/ncomms9896
発生中の終脳背内側部には内側外套が含まれ、ここから海馬が形成される。ヒト海馬組織の信頼性の高い供給源の作製は、海馬関連疾患の細胞レベルでの研究にとって重要な手段と考えられる。本論文では、ヒト胚性幹細胞（hESC）を使い、自己組織化する背内側終脳組織から海馬顆粒細胞および錐体細胞様の、機能性を有する神経細胞の生成を報告する。我々はまず、骨誘導因子（BMP）とWntのシグナル添加によって、終脳の最背内側に位置する脈絡叢を誘導するhESC培養法を開発した。さらに、BMPとWntの量と添加期間の調整により、内側外套組織の自己組織化が起こることを見いだした。分散培養にて長期間培養することによって、これらの背内側終脳組織からはZbtb20+/Prox1+の顆粒神経細胞とZbtb20+/KA1+の錐体神経細胞が生じ、これらは共に電気的に機能し、シナプスネットワークを形成していた。これらの結果より、我々はヒト海馬発生を再現したin vitroモデルの開発に成功し、それに伴って機能性を有する海馬顆粒神経細胞および海馬錐体神経細胞が誘導可能となったと考えられる。
Hideya Sakaguchi, Taisuke Kadoshima, Mika Soen, Nobuhiro Narii, Yoshihito Ishida, Masatoshi Ohgushi, Jun Takahashi, Mototsugu Eiraku & Yoshiki Sasai
Corresponding Authors
The developing dorsomedial telencephalon includes the medial pallium, which goes on to form the hippocampus. Generating a reliable source of human hippocampal tissue is an important step for cell-based research into hippocampus-related diseases. Here we show the generation of functional hippocampal granule- and pyramidal-like neurons from self-organizing dorsomedial telencephalic tissue using human embryonic stem cells (hESCs). First, we develop a hESC culture method that utilizes bone morphogenetic protein (BMP) and Wnt signalling to induce choroid plexus, the most dorsomedial portion of the telencephalon. Then, we find that titrating BMP and Wnt exposure allowed the self-organization of medial pallium tissues. Following long-term dissociation culture, these dorsomedial telencephalic tissues give rise to Zbtb20+/Prox1+ granule neurons and Zbtb20+/KA1+ pyramidal neurons, both of which were electrically functional with network formation. Thus, we have developed an in vitro model that recapitulates human hippocampus development, allowing the generation of functional hippocampal granule- and pyramidal-like neurons.
